Regulatie van de genexpressie. Mutaties. Genetische modificaties. 6A1 Stofwisseling Regulatie van de genexpressie. Mutaties. Genetische modificaties.

Genexpressie De mens heeft ongeveer 30.000 genen die alle in bijna elke lichaamscel aanwezig zijn. Slechts een klein aantal genen is nodig in een bepaalde cel. Genexpressie: het tot uiting komen van een gen Alle andere genen zijn geblokkeerd

Enzyminductie. Induceren = op gang brengen. Lactose toevoegen = de inductor Veroorzaakt toename van bacterie-eiwitten = het enzym B-galactosidase.

Soorten genen. Structuurgen: info voor eiwitsynthese vorming mRNA + tRNA + rRNA. Promotor: plaats waar het RNA- afb 67 polymerase kan binden. Operator: plaats waar de repressor zich kan binden. Regulatorgen: produceren repressoren.

Blokkering van genen. Genen zijn afgedekt door eiwitten: Repressormolecuul is gebonden aan operator RNA-polymerase kan dan niet binden aan promotor Transcriptie wordt daardoor verhinderd Het gen kan dus niet afgelezen worden.

De repressor blokkeert de operator De repressor blokkeert de operator. De repressor is geblokeerd  geen eiwitsynthese

Lactose blokkeert de repressor dus opheffing repressie door inductor = lacose in dit geval De operator is vrij  mRNA synthese  eiwitsynthese

Blokkeren van de repressor. Inductor: het substraat blokkeert de repressor. Co-repressor: zorgt ervoor dat een eiwitten repressor juist kan binden. Een repressor kan dus actief of inactief zijn.

Mastergenen. Sturen vele genen tegelijk aan. Genen inschakelen of juist uitschakelen. Bij embryonale ontwikkeling. Bijv. Specialiseren tot spiercellen? Actine en myosine: andere specifieke eiwitten NIET

DNA bevat ‘overbodige’ stukken De functie van deze ‘introns’ is onduidelijk. Ze worden eruit geknipt.

De introns worden uit het mRNA geknipt.

RNA-interferentie. RNA speelt een rol bij regulatie van de genexpressie. En ‘dicer’ knipt korte stukjes = micro RNA (miRNA). miRNA bindt aan een eiwit  miRNA-eiwitcomplex. Dit eiwitcomplex blokkeert de translatie en breekt doel-m_RNA af

Huiswerk opdracht 8 en 9. Overerven van bloedgroepen IA = bloedeiwit A IB = bloedeiwit B i = géén bloedeiwit Noteer het genotype van iemand met bloedgroep A, AB en ‘O’ = nul. Kan een vader met bloedgroep AB een kind krijgen met bloedgroep nul? Leg uit.

Geslachtschromosomen. Vrouwen hebben 2 X-chromosomen  XX. Mannen hebben ook een Y-chromosoom  XY Leg uit waarom er ongeveer evenveel jongens als meisjes geboren worden. Op geslachtchromosomen liggen ook genen: Kleuren zien: XK Kleurenblind: Xk Op het Y-chromosoom ligt niets: Y- Kunnen kleurenziende ouders een kleurenblinde zoon of dochter krijgen?

Mutaties. Plotselinge verandering van het DNA. Mutaties zijn erfelijk. Broomuracil is een mutagene stof. Punt-mutatie.

Mutaties. Vooral effectief in geslachtscellen. Er ontstaat een ander M-RNA. Één ander aminozuur hoeft geen effect te hebben. Wel als het bv in het actieve centrum van een enzym zit. Het gen in het homologe chromosoom kan de werking van een defect gen overnemen. De meeste mutaties zijn recessief.

Mutagene straling. UV-straling verbreekt verbindingen. 2 T-nucleotiden gaan een binding aan. Repair-enzymen kunnen deze schade herstellen Radioactieve straling is mutageen.

Chromosoom-mutatie. Een of meer genen worden losgeknipt en in een ander chromosoom geplakt. Transposons = verplaatst DNA.

Genoom mutatie Een chemisch stof voorkomt de verdeling van de chromosomen tijdens de mitose. Normale cel = 2N. Deze cel heeft 4N. Bv graan en tomaat.

Non-disjunctie Bij de kerndeling komt een chromosoom teveel in een dochtercel. Bv syndroom van Down.

Biotechnologie. Veredeling : door kruisingen en selectie van planten gunstige eigenschappen combineren. Weefselkweken: gebruikt voor het produceren van medicijnen, insecticiden. Fokken en kloneren van dieren: sneller gunstige eigenschappen combineren. Pseudogenen: veranderde of verdubbelde niet-functionele genen, kunnen door kleine veranderingen in nieuwe genen veranderen.

JUNK-DNA Chromosomen bevatten grote delen DNA die waarschijnlijk geen functie hebben (boek) Echter: Volkskrant 07-09-2012 Minstens 80 % DNA tussen de genen verricht cruciaal werk: Internationaal Onderzoekscentrum Encode 4 miljoen schakelaartjes die genen aflezen en controleren waaronder 70.000 promotors 400.000 “versterkers” die activiteit verafgelegen controleren Onderzoekers: welk schakelaartje is bij welke ziekte defect?

Restrictie-enzymen. Of ook wel restrictie-endonucleasen genoemd) Enzym dat DNA door midden knipt (afkomstig van bacteriën) Alleen bij één specifieke basenvolgorde (= de restrictie = beperking) Bv A-A-G-C-T-T T-T- C-G-A-A Het uiteinde is enkelstrengs DNA.

Enkelstrengs uiteinden Sticky ends

Restrictie-enym DNA is universeel. Het restrictie-enzym werkt ook op virus-DNA Ook hier krijg je ‘sticky ends’. Je kunt kikker-DNA en bacterie-DNA aan elkaar plakken.

DNA-ligase = plakenzym

Vreemd DNA in een bactie bouwen Vreemd DNA in een bactie bouwen. De bacterie gaat dan bijvoorbeeld insuline maken.

PLASMIDE blauw resistentie tegen ampiciline beige resistentie tegen tetracycline

Selectie + Recombineren van losse fragmenten DNA. Je krijgt 3 mogelijkheden: dus 3 typen recombinant-DNA: Alleen vreemd DNA. Alleen plasmides aan elkaar. Vreemd DNA en plasmide aan elkaar.

Selecteren van de goede combinatie Een bacterie zonder plasmide of alleen vreemd DNA, sterft na toevoegen ampicilline Alleen bacteriën zonder vreemd DNA sterven niet in tetracycline.

Genetische modificaties Bacteriën maken insuline. Gemodificeerde zalmen groeien sneller en beter bestand tegen kou. Andere toepassing restrictieenzymen: DNA-profiel.

DNA-profiel. Fragmenten scheiden door electroforese Kleine fragmenten bewegen sneller dan grote Ontstaan bandenpatroon dat uniek is

RNA-virussen (retrovirussen) RNA-virussen injecteren hun RNA in de gastheercel. RNA-virus bevat reverse transciptase Het enzym reverse transcriptase maakt van enkelstrengs RNA  dubbelstrengs DNA Fragment DNA wordt ingebouwd in DNA gastheercel Nieuwe retrovirussen ontstaan

Reverse transcriptase en genetische manipulatie. Een m-RNA voor bv insuline wordt geïsoleerd (in vitro controle). Reverse-transcriptase maakt hier DNA van. Dit DNA wordt ingebouwd in een bacterie. De bacterie produceert insuline.

Anti-sense DNA Een kopie van gen met ziekteverwekkend enzym Kopie gemaakt van origineel Stikstofbasen kopie echter in omgekeerde volgorde Transcriptie vindt plaats bij beide genen Er ontstaat dubbelstrengs-mRNA Er kan daarna géén translatie plaatsvinden en dus uitgeschakeld

TOEPASSING ANTI-SENSE DNA Bloementeelt kleurstoffen uitschakelen Bij mensen: onderzoek met deze techniek ter bestrijding van Kanker Auto-immuunziekten zoals MS Ziekten veroozaakt door virussen (aids) Ziekte van Alzheimer

Modificatie van de RNA-interferentie Modificatie van de RNA-interferentie. siNA’s = short interferring RNA  gene silencing bv bij poliovirussen en krachtige remming aidsvirus